CAMBIADOR DE CALOR DISCONTINUO

CAMBIADOR DE CALOR DISCONTINUO: Determinación del coeficiente global de transmisión de Calor.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido portador, calentado por la acción del motor, se enfría por la corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.

En esta práctica tratamos con un intercambiador discontinuo, que posibilita de forma muy eficaz y sencilla la transferencia de calor entre un fluido caliente y otro frío. Es discontinuo debido a que tiene un fluido en reposo que es el caliente y otro en movimiento que es el frio.

Podemos clasificarlos de esta forma:

Intercambiadores de contacto directo: son aquellos dispositivos en los que los fluidos sufren una mezcla física completa.

Intercambiadores de contacto indirecto:

Alternativos: ambos fluidos recorren un mismo espacio de forma alternada, la mezcla entre los fluidos es despreciable.

De superficie: son equipos en los que la transferencia de calor se realiza a través de una superficie, cilíndrica o plana, sin permitir el contacto directo.

Existen dos tipos de intercambiadores de contacto indirecto

los cambiadores de flujo paralelo (intercambio líquido - líquido)

los cambiadores de flujo cruzado (intercambio líquido - gas)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El objetivo de esta práctica es la obtención de los diferentes coeficientes de transmisión de calor para distintas experiencias.Para ello vamos a usar un cambiador de calor para hallar el coeficiente de transferencia de calor mediante la toma de las temperaturas de entrada y salida del agua fría y la temperatura previamente calentada en el baño termostático. Mediante la variación de la temperatura del baño y el caudal del agua fría vamos a obtener ciertas variaciones en los resultados experimentales.

CÁLCULOS EXPERIMENTALES

to estabilizada Caudal (l/h) T ent fría T sal fría T caliente U*A

35,7℃ 50 18,1℃ 26℃ 35,1℃ 0,0362W/℃

35,7℃ 100 16℃ 22℃ 34,6℃ 0,0451W/℃

35,7℃ 120 22℃ 20,5℃ 34,4℃ 0,0419W/℃

41℃ 50 15,9℃ 26,9℃ 39,8℃ 0,0357W/℃

41℃ 100 15,5℃ 23,5℃ 39,5℃ 0,0470W/℃

41℃ 120 15,4℃ 22,2℃ 39,3℃ 0,0464W/℃

45,9℃ 50 16,7℃ 29,8℃ 44,7℃ 0,0365W/℃

45,9℃ 100 14,7℃ 24,4℃ 43℃ 0,0486W/℃

45,9℃ 120 14,7℃ 23,1℃ 42,1℃ 0,0508W/℃

50,9℃ 50 15,7℃ 32,2℃ 49℃ 0,0396W/℃

50,9℃ 100 15,3℃ 25,6℃ 45,5℃ 0,0483W/℃

50,9℃ 120 15,2℃ 23,9℃ 43,4℃ 0,0512W/℃

Para hallar el producto de UA partiremos de:

Q=U•A•∆Tm

Como sabemos que ∆Tm es :

∆Tm=(〖(T〗_B-T_e)-〖(T〗_B-T_s))/ln⁡((〖(T〗_B-T_e))/(〖(T〗_B-T_s))) =(T_s-T_e)/ln⁡((〖(T〗_B-T_e))/(〖(T〗_B-T_s)))

Y sabiendo que:

Q_ =m_agua•C_agua•(T_entrada-T_salida)

Las unimos y sustituimos:

〖U•A•∆Tm〗_ =m_agua•C_agua•(T_entrada-T_salida )

De modo que para calcular UA usaremos:

〖U•A〗_ =m_agua•C_agua•ln (〖(T〗_B-T_e))/(〖(T〗_B-T_s))

Cuando To=35,7℃ y el caudal es 50 l/h la UA será:

m_agua=50 l/h•(1 h)/(60 min)•(1 min)/(60 s)•1 Kg/l=0,01389 Kg/s

〖U•A〗_ =0,01389•4,17•ln ((35,1-18,1))/((35,1-26))=0,0362 W/℃

Cuando To=35,7℃ y el caudal es 100 l/h la UA será:

m_agua=100 l/h•(1 h)/(60 min)•(1 min)/(60 s)•1 Kg/l=0,0278 Kg/s

〖U•A〗_ =0,0278•4,17•ln ((34,6-16))/((34,6-22))=0,0451 W/℃

Cuando To=35,7℃ y el caudal es 120 l/h la UA será:

m_agua=120 l/h•(1 h)/(60 min)•(1 min)/(60 s)•1 Kg/l=0,0333 Kg/s

〖U•A〗_ =0,0333•4,17•ln ((34,4-15,6))/((34,4-20,5))=0,0419 W/℃

Cuando T0 =41℃ y el caudal es 50 l/h la UA será:

m_agua=50 l/h•(1 h)/(60 min)•(1 min)/(60 s)•1 Kg/l=0,01389 Kg/s

〖U•A〗_ =0,01389•4,17•ln ((39,8-15,9))/((39,8-26,9))=0,0357 W/℃

Cuando To=41℃ y el caudal es 100 l/h la UA será:

m_agua=100 l/h•(1 h)/(60 min)•(1 min)/(60 s)•1 Kg/l=0,0278 Kg/s

〖U•A〗_ =0,0278•4,17•ln ((39,5-15,5))/((39,5-23,5))=0,0470 W/℃

Cuando To=41℃ y el caudal es 120 l/h la UA será:

m_agua=120 l/h•(1 h)/(60 min)•(1 min)/(60 s)•1 Kg/l=0,0333 Kg/s

〖U•A〗_ =0,0333•4,17•ln ((39,3-15,4))/((39,3-2,2))=0,0464 W/℃

Cuando To=45,9℃ y el caudal es 50 l/h la UA será:

m_agua=50 l/h•(1 h)/(60 min)•(1 min)/(60 s)•1 Kg/l=0,01389

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